一種基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型是一種基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器。包括ZigBee無線通訊模塊、模擬氣壓傳感器及電源模塊，其中ZigBee無線通訊模塊包括射頻前端放大電路及射頻通信電路，模擬氣壓傳感器檢測到氣壓變化產生模擬輸出信號傳輸至射頻通信電路，射頻通信電路輸出的信號經射頻前端放大電路處理后經天線發送至ZigBee無線網絡，用戶終端接收ZigBee無線網絡的信息，并顯示監測的氣壓情況。ZigBee無線網絡屬于一種低功耗、高可靠性、節點隨機分布、自組織的對等無線網絡，網絡協調器啟動ZigBee網絡后，本實用新型無線氣壓傳感器上電即可加入ZigBee無線網絡并傳輸采集數據，且能在掉網狀態下自動尋址重新加入網絡，實現傳感器對ZigBee無線網絡的即插即用。
【專利說明】—種基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種可組網的無線智能氣壓傳感器，尤其是涉及一種可廣泛用于現代工業控制、輪胎壓力監測、環境監測、醫療、體育等領域的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器。屬于模擬氣壓傳感器的改造技術。
【背景技術】
[0002]較早的氣壓測量裝置一般采用氣壓表直接測量或者單一的傳感器測量，氣壓表測量雖然簡單方便，但需要專門的人員采集不同的氣壓表測量值而且實時性較差；采用單一的傳感器測量，則需要設計相應地采集電路和控制程序，給不具備相關技術的應用商帶來不便，加之采用有限連接的方式，也給實際應用中帶來極大地不便。而基本ZigBee網絡模式的無線智能壓力傳感器則解決了有線連接的弊端，能夠實現實時地集中監測個測量點的數據，并且可通過終端PC界面顯示監測數據。
[0003]ZigBee技術是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的無線網絡技術。在要求數據采集或監控的網點多、傳輸數據量不大但設備成本低、數據傳輸安全性高、設備體積小、地形復雜需要較大的網絡覆蓋等條件下，ZigBee技術可以充分發揮它的優勢。而且ZigBee聯盟制定了一個全球開放的標準，適用于設計可靠的、成本效益型、低功耗無線網絡監測及其控制產品。
[0004]ZigBee技術組成的無線傳感網絡為中短距離、低速率無線傳感器網絡。射頻傳輸成本低，各節點只需要很少的能量；功耗低，適于電池長期供電；可實現一點對多點，兩點間對等通信；具有快速組網自動配置、自動恢復功能；任意個傳感器之間可相互協調實現數據通信。可適用于工業控制、現代化農業監控、數字家庭、智能樓宇監控、環境監測等領域。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種功能實用豐富、擴展性強、系統靈活性強的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器。本實用新型不僅可以集中實時地監測現在壓力值的變化，還可以根據需要進行遠程參數設置，有效地解決了傳統有線連接不便、無線傳輸效率低的缺陷，可應用于現場工業控制、輪胎壓力監測、環境監測、醫療等領域。
[0006]本實用新型的技術方案是:本實用新型的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器，包括有ZigBee無線通訊模塊、模擬氣壓傳感器及電源模塊，其中ZigBee無線通訊模塊包括射頻前端放大電路及射頻通信電路，模擬氣壓傳感器檢測到氣壓變化產生模擬輸出信號傳輸至射頻通信電路，射頻通信電路輸出的信號經射頻前端放大電路處理后經天線發送至ZigBee無線網絡，用戶終端接收ZigBee無線網絡的信息，并顯示監測的氣壓情況，電源模塊供電至模擬氣壓傳感器、射頻前端放大電路及射頻通信電路。
[0007]上述射頻通信電路包括有RF收發器、微處理器及A/D轉換端口，模擬氣壓傳感器檢測到氣壓變化產生模擬輸出信號經A/D轉換端口傳輸至微處理器，微處理器對輸入的信號處理后由RF收發器傳輸至射頻前端放大電路，射頻前端放大電路對信號處理后經天線發送至ZigBee無線網絡。
[0008]本實用新型的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器還包括有LED指示模塊，上述LED指示模塊包括有電源狀態指示燈、網絡狀態指示燈和運行狀態指示燈。
[0009]上述電源模塊包括有供電電源、升壓電路及電源轉換電路，供電電源經升壓電路供電至模擬氣壓傳感器，且升壓電路的輸出經電源轉換電路后供電至射頻前端放大電路及射頻通信電路。
[0010]上述供電電源是能拆裝大容量鋰電池。
[0011]上述ZigBee無線通訊模塊工作于2.4GHz免許可證頻段，通信范圍達800m，并且符合 ZigBee/IEEE802.15.4 標準協議。
[0012]上述模擬氣壓傳感器是無線智能氣壓傳感器。
[0013]上述模擬氣壓傳感器通過遠程參數設置二種工作方式，具體是:連續模式、睡眠模式。
[0014]本實用新型采用的技術方案與其他技術相比，特色鮮明、功能實用豐富、擴展性強、系統靈活性強，不僅可以集中實時地監測現在壓力值的變化，還可以根據需要進行遠程參數設置，有效地解決了傳統有線連接不便、無線傳輸效率低地缺陷，可應用于現場工業控制、輪胎壓力監測、環境監測、醫療等領域。本實用新型可以用于壓力值變化監測，集中監測，可實時更新壓力值，且可以進行壓力顯示，可以顯示壓力實際值、節點地址、網絡狀態、工作狀態；還可以進行無線自組網，實現智能壓力傳感器對ZigBee網絡的即插即用，易于系統擴展；此外，可按需求切換不同工作模式，達到省電節能的目的。此外，本實用新型的智能氣壓傳感器可通過遠程設置參數改變工作模式和LED燈指示傳感器的運行狀態、網絡狀態及電源狀態，具有結構簡單、模塊化、標準化及可擴展性等特點。本實用新型基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器集成無線通訊模塊、傳感器、LED指示模塊等功能于一體，最終組建一種ZigBee無線傳感網絡氣壓監測系統，本實用新型是一種設計合理，方便實用，性能優良的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的原理框圖。
【具體實施方式】
[0016]實施例:
[0017]本實用新型的原理框圖如圖1所示，本實用新型的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器，本實用新型的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器，包括有ZigBee無線通訊模塊、模擬氣壓傳感器及電源模塊，其中ZigBee無線通訊模塊包括射頻前端放大電路及射頻通信電路，模擬氣壓傳感器檢測到氣壓變化產生模擬輸出信號傳輸至射頻通信電路，射頻通信電路輸出的信號經射頻前端放大電路處理后經天線發送至ZigBee無線網絡，用戶終端接收ZigBee無線網絡的信息，并顯示監測的氣壓情況，電源模塊供電至模擬氣壓傳感器、射頻前端放大電路及射頻通信電路。[0018]上述射頻通信電路包括有RF收發器、微處理器及A/D轉換端口，模擬氣壓傳感器檢測到氣壓變化產生模擬輸出信號經A/D轉換端口傳輸至微處理器，微處理器對輸入的信號處理后由RF收發器傳輸至射頻前端放大電路，射頻前端放大電路對信號處理后經天線發送至ZigBee無線網絡。本實施例中，A/D轉換端口是12位A/D轉換端口。
[0019]本實施例中，本實用新型的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器還包括有LED指示模塊，上述LED指示模塊包括有電源狀態指示燈、網絡狀態指示燈和運行狀態指示燈。
[0020]上述電源模塊包括有供電電源、升壓電路及電源轉換電路，供電電源經升壓電路供電至模擬氣壓傳感器，且升壓電路的輸出經電源轉換電路后供電至射頻前端放大電路及射頻通信電路。本實施例中，上述供電電源是能拆裝大容量鋰電池。
[0021]上述ZigBee無線通訊模塊集射頻前端放大電路、RF收發器、微處理器與A/D轉換端口與于一體，工作于2.4GHz免許可證頻段，通信范圍可達800m，并且符合ZigBee/IEEE802.15.4 標準協議。
[0022]上述模擬氣壓傳感器是無線智能氣壓傳感器。上述模擬氣壓傳感器通過遠程參數設置二種工作方式，具體是:連續模式、睡眠模式。
[0023]本實用新型的工作原理是:如附圖1所示，供電電源接通后，先經一個升壓電路將
3.7V電壓變為標準5V電壓，一路5V電壓經3.3V電壓轉換電路后將為3.3V供射頻通信電路和射頻前端放大電路正常工作；另一路5V電壓供模擬氣壓傳感器正常工作。
[0024]模擬氣壓傳感器周期性地輸出壓力值模擬信號并傳輸至ZigBee無線通訊模塊A/D轉換端口，將模擬信號轉換為數字信號，再經ZigBeeRF收發器及射頻前端放大電路經天線發送至ZigBee網絡，而LED狀態指示則根據實際情況顯示相對應的指示方式。ZigBee無線通訊模塊中包括一款射頻芯片置于射頻通信電路和一款射頻前端放大芯片置于射頻前端放大電路，ZigBee射頻芯片集成了增強型8051內核微處理器和優良的RF收發器，工作在2.4GHz的ISM免許可證頻段，共有16個信道，數據發送速率為250kbit/s，并且符合ZigBee2007協議棧及IEEE802.15.4標準協議。射頻前端放大芯片用于2.4GHz低功耗RF收發器的通信范圍擴展，該芯片增加了鏈路預算以提高輸出功率，以及一個低噪聲放大器以改進接收機靈敏度。該無線智能壓力傳感器通信范圍可達800m。
[0025]本實用新型將模擬氣壓傳感器采集到的壓力值模擬信號傳輸至12位A/D轉換端口，經過A/D模數轉換、微處理器數據處理后得到氣壓值的數字信號，最后ZigBeeRF收發器將氣壓值數字信號加上網絡地址后經射頻前端放大電路及天線發送到由網絡協調器啟動的ZigBee無線網絡，最后，終端PC界面根據網絡地址判斷顯示出該節點實際的氣壓值，并保存至歷史記錄，同時將實時壓力值與預設壓力閾值進行比較，若超出設定最大值則該節點顯示紅色界面，若低于設定最小值則該節點顯示黃色界面，正常則該節點顯示綠色界面。無線智能壓力傳感器LED指示模塊中電源指示燈常亮表示供電，不亮表示斷電；網絡狀態燈常亮表示已加入網絡，閃爍表示網絡不穩定，不亮表示網絡中斷；運行狀態指示燈閃爍表示發送數據，不亮表示無數據發送。此外，該無線智能壓力傳感器可切換二種工作模式，連續模式表不RF收發器模塊一直處于工作模式；睡眠模式表不RF收發器每隔一次預設時間發送一次數據。
[0026]上面結合附圖原理框圖對本實用新型的實施方式作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施例，在本領域的普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以對其做出種種變化。
【權利要求】
1.一種基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于包括有ZigBee無線通訊模塊、模擬氣壓傳感器及電源模塊，其中ZigBee無線通訊模塊包括射頻前端放大電路及射頻通信電路，模擬氣壓傳感器檢測到氣壓變化產生模擬輸出信號傳輸至射頻通信電路，射頻通信電路輸出的信號經射頻前端放大電路處理后經天線發送至ZigBee無線網絡，用戶終端接收ZigBee無線網絡的信息，并顯示監測的氣壓情況，電源模塊供電至模擬氣壓傳感器、射頻前端放大電路及射頻通信電路。
2.根據權利要求1所述的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于上述射頻通信電路包括有RF收發器、微處理器及A/D轉換端口，模擬氣壓傳感器檢測到氣壓變化產生模擬輸出信號經A/D轉換端口傳輸至微處理器,微處理器對輸入的信號處理后由RF收發器傳輸至射頻前端放大電路，射頻前端放大電路對信號處理后經天線發送至ZigBee無線網絡。
3.根據權利要求1所述的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于還包括有LED指示模塊，LED指示模塊包括有電源狀態指示燈、網絡狀態指示燈和運行狀態指示燈。
4.根據權利要求1所述的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于上述電源模塊包括有供電電源、升壓電路及電源轉換電路，供電電源經升壓電路供電至模擬氣壓傳感器，且升壓電路的輸出經電源轉換電路后供電至射頻前端放大電路及射頻通信電路。
5.根據權利要求4所述的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于上述供電電源是能拆裝大容量鋰電池。
6.根據權利要求1至5任一項所述的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于上述ZigBee無線通訊模塊工作于2.4GHz免許可證頻段，通信范圍達800m，并且符合 ZigBee/IEEE802.15.4 標準協議。
7.根據權利要求6所述的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于上述模擬氣壓傳感器是無線智能氣壓傳感器。
8.根據權利要求7所述的基于ZigBee網絡模式的無線智能氣壓傳感器，其特征在于上述模擬氣壓傳感器通過遠程參數設置二種工作方式，具體是:連續模式、睡眠模式。
【文檔編號】G08C17/02GK203758679SQ201320846158
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】陳健, 張秋偉, 劉國權, 周琦 申請人:廣東工業大學